Gut gespannt ist halb gewonnen

Bei der mechanischen Bearbeitung geometrisch komplizierter und oft empfindlicher Werkstücke werden besondere Ansprüche an das Spannmittel gestellt. Filigrane Stege oder extreme Hinterschnitte sind nur einige wenige Herausforderungen an eine prozesssichere Werkstückspannung. Mit der Witte Weiguss Spanntechnik wird die Bearbeitung von filigranen Bauteilen mit fehlenden An- und Auflageflächen möglich.

Die niedrigschmelzende Wismut-Legierung bietet neben einer Kostenersparnis auch eine einfache Handhabung. Bei dem Weiguss Gießspannverfahren wird das Bauteil mit der erstarrten Legierung festgehalten, es gibt kein Rattern, kein Vibrieren und auch kein Lösen des Bauteils. Aufgrund des minimalen Verbrauchs und das dadurch beliebig oft nutzbare Weiguss, ist ein wirkliches Recycling garantiert.

Auch die Rapid Prototyping Technologie GmbH hat sich für diese Lösung entschieden und verwendet Witte Weiguss bereits seit sechs Jahren.

Das in der ersten Aufspannung bearbeitete Werkstück.

Bei der Herstellung von Prototypen oder von Kleinserien ist eine der gängigsten Methoden die Fräsbearbeitung auf Fertigungszentren. Problematisch wird es immer dann, wenn alle Seiten des Werkstückes bearbeitet werden müssen. Viele Arbeitsschritte in unterschiedlichen Aufspannungen sind die Folge und die Reproduzierbarkeit dieser Aufspannungen ist eine der Herausforderungen.

Bei empfindlichen Werkstücken sind mechanische Spannungen immer kritisch hinsichtlich der Werkstückverformung, des damit verbundenen Genauigkeitsverlustes und der Gefahr die Toleranzen nicht einhalten zu können. Eine weitverbreitete Möglichkeit diese Problematik zu lösen, ist das Bauteil aufzuspannen, zunächst eine Seite zu fräsen und Stege stehen zu lassen, die das Bauteil mit dem Rahmen verbinden. Anschließend wird das Bauteil umgedreht und die Rückseite bearbeitet.

Trends µ-genau

Vorteile Witte Weiguss Gieß-Spannsystem

• höchstvariables System bezüglich Werkstück-Formen
• hohe Formqualität
• präzise Bearbeitung beider Werkstückseiten dank Positionierung mit Pass-Stiften
• 100-prozentige Sicherstellung der Fixierung auf der Vakuumplatte
• kein Entstehen von Spannungen im Werkstück
• einfache Handhabung
• material- und damit kostensparend, da beliebig oft wiederverwendbar

Mit zunehmendem Zerspanungsgrad nimmt das Bauteilvolumen ab und filigrane empfindliche Strukturen entstehen. Neben dem Verlust jeglicher Präzision ist eine zeitraubende und komplizierte manuelle Nacharbeit notwendig. Auch die Alternative in eine Rohteilplatte eine Negativtasche zu fräsen und dort das einseitig bearbeitete Bauteil einzukleben, um es weiterbearbeiten zu können, ist keine sichere Lösung. Der Kleber und demzufolge das Bauteil könnten sich lösen.

„Unsere Geschäftsbereiche wurden dank Witte Weiguss enorm vergrößert. Wir konnten unser Spektrum um das Doppelte bis Dreifache erweitern.“
Thomas Schlottmann, Fertigungsleiter Rapid Prototyping Technologie GmbH

Dank der Witte Weiguss Spanntechnik wird eine einfache Bearbeitung solcher Bauteile ermöglicht. Thomas Schlottmann, Fertigungsleiter von Rapid Prototyping Technologie, erklärt: „Wir hätten das Werkstück ohne Weiguss gar nicht herstellen können.“ Bei filigranen, komplizierten Bauteilen mit Toleranzwerten im Hundertstelbereich werden diese engen Frästoleranzen mit dem Witte Weiguss Verfahren erst möglich.

Die gute Fräsbarkeit ist ein weiterer Vorteil der Legierung. Es kann passieren, dass der Fräser bei der Rückseitenbearbeitung in das erstarrte Weiguss fährt. Da sich die Wismutlegierung allerdings ähnlich wie Aluminium fräsen lässt und nur kleine Späne anfallen, ist das kein Problem. Würde die Legierung beispielsweise aus Blei bestehen, würden sich in kurzer Zeit am Werkzeug Aufbauschneiden bilden und möglicherweise zum Werkzeugbruch führen.

Im ersten Schritt wird das Bauteil soweit gefräst bis es wieder gespannt werden soll. Dann entsteht aus dem in Stangenform gelieferten Weiguss mittels Erhitzung auf zirka 70 °C eine Gießmasse, mit der das soeben zerspante Werkstück „aufgefüllt“ wird. Bei diesem Gussverfahren wird das Weiguss wie Wasser in das Bauteil gegossen. Das flüssige Metall gelangt in alle Hinterschnitte und Hohlräume und während des Starrungsprozesses dehnt sich die Gussmasse um zirka 0,6 Prozent aus. Dadurch entsteht der Spannungseffekt. Anschließend werden Bezugspunkte beziehungsweise Bezugsflächen in das Weiguss gefräst, damit das Werkstück inklusive der Vorrichtung auch in einer anderen Aufspannung wieder aufgenommen werden kann.

Wiederverwendbares Weiguss

Das Werkstück kann nun von den letzten zu bearbeitenden Seiten gefräst werden. Nach Abschluss der Bearbeitung wird das fertige Werkstück in zirka 70 °C erhitztem Wasser aus der Gussmasse ausgeschmolzen. Die Gussmasse vermengt sich weder mit Wasser noch verringert sich die Masse. Die Legierung erstarrt zu einem Klumpen, sodass das Weiguss beliebig oft eingeschmolzen und wiederverwendet werden kann. Verloren gehen lediglich die bei der Fräsbearbeitung anfallende Späne und die beim Schmelzen entstehende Schlacke. Diese Mengen sind allerdings verschwindend gering.

Von links nach rechts: Sobald das Weiguss erstarrt ist, wird es mit Gewinden versehen, die später als Befestigungsbohrung dienen.
Anschließend wird das Bauteil in einer Negativform mit Hilfe von Gewindestiften fixiert und weiter bearbeitet.
Das fertige Werkstück wird in ein 80 °C warmes Wasser gelegt, um so das Weiguss auszuschmelzen und das fertige Bauteil entnehmen zu können.

Die Witte-Vakuumspannsysteme werden weltweit von Kunden unter anderem aus den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Maschinenbau, Automobil- und Elektronikindustrie oder Medizintechnik, in unterschiedlichen Fertigungsbereichen eingesetzt.

Schlottmann ist vom Gießspannverfahren überzeugt: „Unsere Geschäftsbereiche wurden dank Witte Weiguss enorm vergrößert. Wir konnten unser Spektrum um das Doppelte bis Dreifache erweitern“.

Kontakt:

• RPT Rapid Prototyping Technologie GmbH, www.rpt.de
• Horst Witte Gerätebau Barskamp KG, www.horst-witte.de